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引领未来趋势领袖太阳能发电效率有望提高

时间:2019-08-25 01:11:00 来源:互联网 阅读:1次

引领未来趋势领袖:太阳能发电效率有望提高

科学家深入解读细菌(上图)的光合作用机制,有助于改进太阳能技术。

受植物的启发,太阳能的前景一片大好。

用太阳能发电不会向大气排放温室气体,但是太阳能发电的成本比使用煤和天然气的火电站要高得多。为了提高太阳能发电的竞争力,研究人员一直在寻求各种改进方案,使太阳能电池更加有效地把阳光转换为电能。

最基础的科学研究或许可以为我们提供一些启示。光合作用(photosynthesis)把阳光转化为化学能的效率,几乎达到百分之百,这种神奇的本领促使研究人员开始深入发掘光合作用的复杂机理。美国芝加哥大学的格雷戈里·S·恩格尔(gel)曾在加利福尼亚大学伯克利分校任职,他领导的一个研究团队将一种绿硫细菌冷却到77K(-196.15℃),然后用超短脉冲激光照射细菌,这样就能够跟踪能量在细菌光合作用器官中的流动情况。

研究人员发现,使用这种光谱分析技术,他们可以解释植物如何高效地把太阳能传送到分子反应中心,将它转换为化学能。对光合作用的传统观点是,负责捕获光的分子,即发色团(chromophore),吸收来自太阳的能量,然后沿着任意一条可能的路径,把太阳能从一个发色团传递到下一个发色团,最终抵达某个反应中心。

但这项研究却揭示了一个与传统见解大相径庭的结果:在光合作用系统中,能量以波动方式同时沿着所有的路径移动。这种量子效应保证能量将通过效率最高的路径传送,可以瞬时抵达目的地。对光合作用的新认识,最终有可能成为一种人造光合作用过程的基础。把这一过程纳入太阳能电池的设计中,就可大大提高太阳能电池的转换效率。

其他一些科学家则在寻找更好的办法,利用阳光来解决建筑物的冷暖调节问题。美国伦斯勒理工学院(RensselaerPolytechnicInstitute)的史蒂文·范德塞尔(StevenVanDessel)及其同事

,研制了一套把太阳能电池板与热电式热泵结合起来的原型系统——“活性建筑物外包层”(ActiveBuildingEnvelope,缩写为ABE)。在这套系统中,太阳能电池板产生的电力驱动热泵向建筑物内部供应暖气或冷气,具体取决于电流流动的方向。该研究小组还打算用薄膜型太阳能电池和热电材料取代目前使用的厚重元件,他们正在考察这种想法的可行性。这类透明薄膜可以像釉料那样,覆盖在建筑物的窗户以及汽车的挡风玻璃和天窗上。

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